DE102019114327A1

DE102019114327A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Visualisierung eines Abschnitts einer Bandkontur

Info

Publication number: DE102019114327A1
Application number: DE102019114327.6A
Authority: DE
Inventors: Achim Müller
Original assignee: Hpl - Neugnadenfelder Maschinenfabrik GmbH; Hpl Neugnadenfelder Maschf GmbH
Current assignee: Hpl - Neugnadenfelder Maschinenfabrik GmbH; Hpl Neugnadenfelder Maschf GmbH
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2020-10-22

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine Vorrichtung (1) zur Visualisierung wenigstens eines Abschnitts einer in einem Bandkantenbearbeitungsprozess, insbesondere einem Schneidprozess, erzeugten Bandkontur im Bereich einer Längskante eines Metallbandes (2), vorzugsweise zur Visualisierung eines Übergangsbereichs von einer Flachseite (11) zur Längsseite (8) des Metallbandes (2), mit wenigstens einem optischen Sensor (3), wobei der Sensor (3) angeordnet und ausgebildet ist zur zumindest abschnittsweisen Erfassung einer zumindest im Wesentlichen quer zur Längsrichtung des Metallbandes (2) verlaufenden Bandkontur im Längskantenbereich des Metallbandes (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Visualisierung wenigstens eines Abschnitts einer in einem Bandkantenbearbeitungsprozess, insbesondere einem Schneidprozess, erzeugten Bandkontur im Bereich einer Längskante eines Metallbandes.
Metallbänder werden in einem Walzprozess oder einem Walzgießprozess kontinuierlich hergestellt und werden anschließend in der Regel für einen leichteren Transport zu sogenannten Coils aufgerollt. Die Herstellung von Metallbändern erfolgt üblicher Weise bei Produktionsgeschwindigkeiten von 20 m/min bis zu 300 m/min. Die Weiterverarbeitung eines Metallbandes erfordert häufig eine vorbestimmte Geometrie der Bandkanten, insbesondere an den Längskanten bzw. Längsseiten. So können beispielsweise Metallbänder, die zur Herstellung von Skalpellen oder Sägeblättern eingesetzt werden, unterschiedliche Bandkonturen bzw. Bandgeometrien an den Längsrändern erfordern.
Aus diesem Grund werden die Bandkanten unmittelbar nach der Bandherstellung zur Erzeugung einer bestimmten Kantenkontur bearbeitet, bevor sie zum weiteren Transport zu einem Coil aufgewickelt werden. Die Bandkanten werden dabei üblicher Weise spanend bearbeitet, beispielsweise durch Fräsen oder insbesondere durch Schneiden der Längskanten. Bei der Bandkantenbearbeitung stehen in der Regel mehrere Bearbeitungswerkzeuge, wie beispielsweise Wendeschneidplatten, mit einer zu bearbeitenden Bandkante im Eingriff. Die Bandkantenbearbeitung kann dabei in eine Vor-, Zwischen-, und Endbearbeitung mit zunehmender Bearbeitungsfeinheit unterteilt werden.
Von der Soll-Kontur abweichende Längskanten können bei der weiteren Verarbeitung zu Problemen oder zu fehlerhaften Endprodukten führen. Zur Weiterverarbeitung der Metallbänder ist daher eine hohe Qualität der Bandkonturen erforderlich. Als besonders kritisch haben sich Übergänge von der Flachseite zur Längsseite des Metallbandes im Bereich der Längskanten des Metallbandes erwiesen, wobei bei der Längskantenbearbeitung ein möglichst gleichmäßiger Übergang von der Flachseite in die Rundung der Längskante erreicht werden muss. Eine Abweichung der Bandkontur von einer vorgegebenen Soll-Kontur lässt sich häufig erst bei der Weiterverarbeitung des Metallbandes oder sogar erst am Endprodukt feststellen, was mit einem erhöhten Produktionsausschuss verbunden ist. Wird bei Erkennen einer Abweichung der Bandkontur von einer vorgegebenen Sollkontur in den Bandkantenbearbeitungsprozess zur Nachjustierung der Bearbeitungswerkzeuge eingegriffen, ist es in der Regel erforderlich, den Bandkantenbearbeitungsprozess zu unterbrechen, was zu Produktionsausfällen führt.
Um eine Abweichung der Bandkontur von einer vorgegebenen Sollkontur bei der Bandkantenbearbeitung des Metallbandes erkennen zu können, sieht der Stand der Technik vor, den Spänefluss bei der spanenden Bandkantenbearbeitung visuell zu kontrollieren. Eine visuelle Kontrolle des Späneflusses, vorzugsweis gleichzeitig auf beiden Längsseiten des Metallbandes, durch den Bediener der Bandkantenbearbeitungsstation unterliegt allerdings der subjektiven Wahrnehmung und ist daher wenig genau. Eine Veränderung des Späneflusses kann zudem beispielsweise auf ein defektes Spanwerkzeug oder einen unzureichenden Schnitt hindeuten. Problematisch ist weiter, dass auch bei einem gleichbleibenden Spänefluss keine zuverlässige Aussage darüber möglich ist, ob bei der Bearbeitung auch eine gewünschte Bandkantenkontur erzielt wird.
Um eine Aussage über die Bandkontur des bearbeitenden Metallbandes treffen zu können, besteht auch die Möglichkeit, einen Probeschnitt durchzuführen und dann einen Bandabschnitt aufzustellen und mikroskopisch zu untersuchen, um eine zumindest im Wesentlichen quer zur Längsrichtung des Metallbandes verlaufende Bandkontur im Längskantenbereich des Metallbandes betrachten und bewerten zu können. Die gesehene Bandkontur kann mit einer Sollkontur visuell durch den Bediener verglichen werden. Bei einer unzulässigen Abweichung von der Soll-Geometrie können die Werkzeuge der Bandkantenbearbeitung, beispielsweise Messer, manuell verstellt und an die Soll-Geometrie angepasst werden. Diese Methode zur Bandkantenkontrolle ist arbeitsaufwendig und mit einer Prozessunterbrechung bei der Bandkantenbearbeitung verbunden. Die visuelle Kontrolle der Bandkontur unterliegt wiederum der subjektiven Wahrnehmung und ist damit nur bedingt aussagekräftig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit denen eine einfache und hochgenaue Visualisierung der Konturgeometrie an den Längskanten eines bearbeiteten Metallbandes möglich ist. Auf der Grundlage der zur Verfügung gestellten Vorrichtung und des zur Verfügung gestellten Verfahrens soll im Übrigen eine wenig zeit- und arbeitsaufwendige Anpassung des Bandkantenbearbeitungsprozesses erreichbar sein.
Die vorgenannte Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zur Visualisierung wenigstens eines Abschnitts einer in einem Bandkantenbearbeitungsprozess, insbesondere einem Schneidprozess, erzeugten Bandkontur im Bereich einer Längskante eines Metallbandes, vorzugsweise zur Visualisierung eines Übergangsbereichs von einer oberen oder unteren Flachseite zur linken oder rechten Längsseite des Metallbandes vor, mit wenigstens einem optischen Sensor, wobei der Sensor angeordnet und ausgebildet ist zur zumindest abschnittsweisen Erfassung einer zumindest im Wesentlichen quer zur Längsrichtung des Metallbandes verlaufenden Bandkontur im Längskantenbereich des Metallbandes. Dies lässt eine einfache und hochgenaue Visualisierung der Konturgeometrie bzw. des Verlaufs der Bearbeitungskontur an den Längskanten des Metallbandes in einer Richtung quer zur Längsrichtung des Metallbandes zu.
Zu diesem Zweck kann es zweckmäßig sein, wenn der Sensor schräg zu einer oberen oder unteren Flachseite des Metallbandes angeordnet ist. Die Bandkontur quer zur Längsrichtung ist dabei in vorteilhafter Weise kontakt- bzw. berührungslos erfassbar. Die Erfassung der Bandkontur in Querrichtung des Metallbandes ermöglicht es insbesondere auch, den Verlauf der Längskante dreidimensional zu visualisieren. Durch die Schrägstellung des Sensors zu einer Flachseite des Metallbandes kann die Kontur der Längskante über einen weiten Bereich, jedenfalls im Übergangsbereich von der nicht-bearbeiteten oberen oder unteren Flachseite des Metallbandes zum bearbeiteten Längskantenbereich des Metallbandes, mit hoher Genauigkeit erfasst und visualisiert werden.
Zur Visualisierung der bearbeiteten Bandkontur kann erfindungsgemäß eine Anzeigeeinrichtung, wie ein Display einer Rechnereinrichtung, vorgesehen sein. Die Darstellung der Bandkontur kann in Originalgröße und/oder in einer beliebigen vergrößerten bzw. verkleinerten Darstellung erfolgen. Auch kann zum direkten Vergleich eine Soll-Kontur des Metallbandes automatisch angezeigt bzw. der Ist-Kontur hinter- oder überlegt werden, um die Ist-Kontur auf einfache und schnelle Weise mit der Soll-Kontur vergleichen zu können.
Des Weiteren schlägt die Erfindung zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ein Verfahren vor, bei dem automatisch die Bandkontur in einer Richtung quer zur Längsrichtung des Metallbandes erfasst und visualisiert wird.
Bevorzugt weist der Sensor eine Strahlenquelle, insbesondere eine Laserquelle, zur vorzugsweisen linienförmigen Bestrahlung des Metallbandes quer zur Längsrichtung des Metallbandes und eine Kameraeinrichtung zur Erfassung der von dem Metallband reflektierten Strahlung auf. Der Einsatz eines Sensors mit einer Strahlenquelle und einer Kameraeinrichtung zur Erfassung der reflektierten Strahlung ermöglicht eine berührungsfreie Abtastung der bearbeiteten Bandkontur an einer beliebigen Stelle. Auf diese Weise kann im laufenden Prozess ein hochauflösendes Abbild des Produkts erzeugt und anschließend in Echtzeit dargestellt werden. Eine linienförmige Bestrahlung des Materialbandes ermöglicht eine besonders genaue Erfassung der Bandkontur.
In vorteilhafter Weise erfolgt eine linienförmige Bestrahlung senkrecht zur Längsrichtung des Metallbandes. Die Kameraeinrichtung ist dabei vorzugsweise unter einem sogenannten Triangulationswinkel zur Strahlenquelle, d.h. vorzugsweise zur emittierten Strahlung, angeordnet. Als Triangulation wird eine geometrische Methode der optischen Abstandsmessung durch eine genaue Winkelmessung innerhalb von drei Eckpunkten bezeichnet. Mittels trigonometrischer Funktionen kann die Lage eines beliebigen Punktes im Raum ausgehend von zwei Punkten, deren Abstand bekannt ist, durch eine Winkelmessung bestimmt werden. Die Sensoreinrichtung erfasst eine Vielzahl einzelner Punkte im Bereich des vorzugsweise linienförmig bestrahlten Metallbandes. Je nach gewünschter Auflösung werden unterschiedlich viele Punkte Messpunkte ausgewählt und entsprechend ausgewertet. Der Sensor erfasst somit als Ergebnis eine Punktewolke, bestehend aus einzelnen diskreten Messpunkten. Mit Hilfe einer rechnerbasierten Auswerteeinrichtung kann mittels Interpolation zwischen den Messpunkten der Punktewolke eine Profillinie als Abbild der Bandkontur erstellt werden. Als Ergebnis ist ein präzises linearisiertes Höhenprofil erhältlich, das von der Anzeigeeinrichtung wiedergegeben werden kann und die Bandkontur im vom Sensor erfassten Bereich darstellt bzw. visualisiert.
Um eine dreidimensionale Visualisierung bzw. eine Visualisierung des quer zur Längsrichtung des Metallbandes erfassten Bandkantenverlaufs über eine bestimmte Länge des Metallbandes zu erreichen, kann der Sensor einzelne Messungen im zeitlichen Abstand zueinander vornehmen. Die in Längsrichtung des Metallbandes beabstandet voneinander erfassten linienförmigen Höhenprofile der Bandkante können dann mittels Interpolation zu einer dreidimensionalen Darstellung der Bandkontur über eine bestimmte Bandlänge ergänzt werden. Auf diese Weise kann die Bandkontur der Längskante über eine bestimmte Bandlänge in Echtzeit erfasst, dargestellt und mit einer Soll-Kontur verglichen werden.
Es ist auch möglich, dass die Strahlenquelle eine flächige Laserstrahlung, beispielsweise in rechteckiger Form, emittiert. Eine entsprechende flächige Bestrahlung kann in vorteilhafter Weise eine dreidimensionale Visualisierung der Bandkantenkontur bei lediglich einer einzelnen Messung ermöglichen. Die dreidimensionale Darstellung ist dann bei einer einzelnen Messung auf den von der Laserquelle bestrahlten Bereich des Metallbandes beschränkt.
Vorzugsweise ist die Strahlenquelle, bezogen auf eine von der Strahlenquelle emittierte Strahlung, die insbesondere linienförmige auf die Metallbandoberfläche trifft, in einem Winkel zur Normalen der Flachseite des Materialbandes um eine Achse verkippt angeordnet. Als Normale wird dabei eine senkrecht auf einer Flachseite des Metallbandes stehende Achse bzw. Gerade bezeichnet. Die Strahlung tritt dann schräg von links oder rechts oben oder unten oder gegebenenfalls auch seitlich auf die Bandkante des Metallbandes, vorzugsweise aber nicht senkrecht von oben auf die oberen oder untere Flachseite des Metallbandes.
Auf diese Weise kann eine hohe Qualität der Bandkantenerfassung sichergestellt werden. Gleichzeitig kann die Längskante bzw. Längsseite über einen weiten Bereich quer zur Längsrichtung des Metallbandes von dem Sensor erfasst und von der Anzeigeeinrichtung dargestellt werden. Insbesondere kann der Übergangsbereich der Metallbandoberfläche zwischen einer ebenen oberen oder unteren Flachseite des Metallbandes und einer bearbeiteten an die Flachseite angrenzenden Bandkante, insbesondere einer Längsseite des Metallbandes, optimal erfasst werden.
Vorzugsweise ist die Strahlenquelle in einem Winkel zwischen größer 0° und 90°, vorzugsweise zwischen 30° bis 60°, weiter vorzugsweise von ca. 45°, zur Normalen der Flachseite des Materialbandes nach links oder rechts verkippt angeordnet. Auf diese Weise wird eine vorteilhafte seitliche Erfassung der Bandkante sichergestellt. Darüber hinaus kann eine Einstelleinrichtung zur Einstellung unterschiedlicher Winkellagen vorgesehen sein, um die Strahlenquelle optimal auf die Bandkante ausrichten zu können. Die Verkippung der Strahlenquelle erfolgt dabei zur Normalen der Längsseite, vorzugsweise um eine in Transportrichtung des Materialbandes verlaufende Achse, d.h. nach links oder rechts. Die Strahlenquelle lässt sich somit in vorteilhafterweise von einer Lage, in der die Strahlung beispielsweise annähernd senkrecht auf die Flachseite des Materialbandes emittiert wird, stufenlos bis in eine zweite Lage verstellen, bei der die Strahlung senkrecht auf die Längsseite bzw. quer zur Normalen der Flachseite auf das Materialband emittiert wird. Dabei hat sich ein Winkel von ca. 45° zur Normalen der Flachseite als besonders vorteilhaft erwiesen, um den Konturverlauf im Übergangsbereich der Metallbandoberfläche zwischen der Längsseite und der Flachseite des Metallbandes zu erfassen und zu visualisieren.
Die vorzugsweise linienförmige Bestrahlung erfolgt in vorteilhafter Weise stets senkrecht zur Transportrichtung des Metallbandes, ist also nicht nach vorne oder nach hinten um eine quer zur Bewegungsrichtung des Bandes angeordnete Achse, verkippt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strahlenquelle und, vorzugsweise, die Kameraeinrichtung seitlich zur Längskante des Materialbandes angeordnet ist. Vorzugsweise wird die Längskante von links oder rechts seitlich zum Metallband und quer zur Transportrichtung des Bandes bestrahlt, um die Bandkontur quer zur Längsrichtung zu erfassen. Durch die Anordnung der Strahlenquelle und, vorzugsweise, die Kameraeinrichtung seitlich zur Längskante des Materialbandes lässt sich in einfacher Weise eine schräge Ausrichtung der Strahlenquelle auf die Längskante des Metallbandes verwirklichen.
In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens zwei auf unterschiedliche Längsseiten des Metallbandes ausgerichtete Sensoren jeweils zur Erfassung der Bandkontur quer zur Längsrichtung des Metallbandes vorgesehen sind. Somit ist jeweils ein Sensor auf eine Längsseite des Metallbandes zur Visualisierung der Kontur ausgerichtet. Auf diese Weise können die Bandkonturen der beiden Längsseiten gleichzeitig im laufenden Betrieb in Echtzeit erfasst und visualisiert werden. Die Bearbeitungsprozesse der beiden Längsräder des Materialbandes können somit gleichzeitig überwacht werden.
In vorteilhafter Weise sind wenigstens zwei auf unterschiedliche Flachseiten des Metallbandes ausgerichtete Sensoren jeweils zur Erfassung der Bandkontur von oben und von unten quer zur Längsrichtung des Metallbandes vorgesehen. Als „auf unterschiedliche Flachseiten des Metallbandes ausgerichtete Sensoren“ wird im vorliegenden Fall die Anordnung bezeichnet, bei der ein erster Sensor oberhalb der Transportebene des Materialbandes und damit oberhalb der oberen Flachseite des Metallbandes angeordnet ist und der zweite Sensor unterhalb der Transportebene des Metallbandes bzw. unterhalb der unteren Flachseite. Vorzugsweise sind zwei Sensoren von oben und unten auf eine gleiche Längskante des Metallbandes ausgerichtet. Die Bandkontur einer Längsseite wird dabei gleichzeitig von einem Sensor von der Oberseite und von der Unterseite des Metallbandes her erfasst. Mittels einer geeigneten Auswertungseinrichtung und einer entsprechenden Auswertungssoftware können die von oben und von unten erfassten Bandkonturen zu einer durchgehenden sich von der oberen Flachseite über die Längsseite bis zur unteren Flachseite erstreckenden Längskantenkontur des Metallbandes zusammengesetzt werden. Auf diese Weise kann ein Bereich ausgehend von dem ebenen Bereich der einen Flachseite des Metallbandes über die bearbeitete Längsseite des Metallbandes bis zum ebenen Bereichs der anderen Flachseite erfasst und anschließend visualisiert werden. So lassen sich die bearbeitete Längsseite des Metallbandes sowie ihre beiden Übergänge zu den Flachseiten vollständig visualisieren und kontrollieren.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind auf unterschiedlichen Flachseiten des Metallbandes angeordnete Sensoren auf und/oder an einer gemeinsamen Verstelleinrichtung angeordnet zur synchronen Verstellung der Sensoren relativ zu einer Längskante des Metallbandes. Die Verstelleinrichtung mit beiden Sensoren kann dabei parallel zur Flachseite des Metallbandes verstellbar ausgebildet sein, um den Abstand der Verstelleinrichtung und der Sensoren zur Längskante des Metallbandes einzustellen. Die Gestaltung der Verstelleinrichtung kann dabei jochartig ausgebildet sein, wobei an jedem Jocharm jeweils ein Sensor befestig ist und die Metallbandkante zwischen den Sensoren hindurch bzw. an den Sensoren vorbeigeführt wird. Insbesondere kann die Verstelleinrichtung zur Abstandsänderung der Sensoren zur Längskante quer zur Längsrichtung des Metallbandes ausgebildet sein. Auf diese Weise können die Sensoren optimal auf unterschiedliche Metallbänder, insbesondere auf unterschiedlich breite Metallbänder, ausgerichtet werden.
Die Verstelleinrichtung kann alternativ oder zusätzlich eine Verstellung der Winkellagen der Sensoren zur Normalen einer bzw. beider Flachseiten ermöglichen, d.h. eine Verkippung der Sensoren nach links oder rechts zum Bandverlauf, zulassen, wobei die Winkellagen der einzelnen Sensoren synchron oder auch einzeln verstellt werden können. Die Verstelleinrichtung ermöglicht es, die Sensoren optimal auf jedes zu kontrollierende Metallband auszurichten.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind vier Sensoren vorgesehen, wobei jeweils zwei Sensoren oberhalb der Transportebene des Materialbandes und jeweils zwei Sensoren unterhalb der Transportebene des Materialbandes angeordnet sind, wobei jeder Sensor schräg zu einer Flachseite des Metallbandes, d.h. nach links bzw. nach rechts zum Bandverlauf verkippt, angeordnet ist zur Erfassung einer Bandkontur quer zur Längsrichtung des Metallbandes. Auf diese Weise wird das Materialband von vier Seiten durch insgesamt vier Sensoren erfasst und visualisiert. Dabei können jeweils zwei Sensoren auf dieselbe Längsseite des Metallbandes ausgerichtet sein. Somit kann die Bandkontur des Metallbandes vollständig in Umfangsrichtung quer zur Transportrichtung erfasst werden und in vier einzelnen Darstellungen oder in einer zusammengesetzten Darstellung auf der Anzeigeeinrichtung angezeigt werden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die von den Sensoren erfassten Konturabschnitte unabhängig voneinander zu visualisieren.
Bevorzugt sind zwei Verstelleinrichtungen vorgesehen, wobei auf und/oder an jeder Verstelleinrichtung jeweils wenigstens zwei auf einer gleichen Längsseite des Metallbandes und auf unterschiedlichen Flachseiten des Metallbandes angeordnete Sensoren angeordnet sind und die beiden Verstelleinrichtungen relativ zueinander verstellbar sind, insbesondere quer zur Transportrichtung des Metallbandes. „Auf unterschiedlichen Flachseiten angeordnet“ ist derart zu verstehen, dass jeweils ein Sensor oberhalb der Transportebene und jeweils ein Sensor unterhalb der Transportebene des Metallbandes angeordnet ist. Die Sensoren können mithilfe der beiden Verstelleinrichtungen optimal auf die Längsseiten des Metallbandes ausgerichtet werden. Gleichzeitig eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung somit insbesondere für Bandkanten mit verschiedenen Geometrien, insbesondere für unterschiedlich breite Metallbänder.
Bevorzugt erfolgt eine Visualisierung der Bandkontur bei Bandgeschwindigkeiten von wenigstens 20 m/min bis wenigstens 250 m/min, vorzugsweise bis 300 m/min. Eine bevorzugte Bandgeschwindigkeit liegt im Bereich von 200 m/min.
Die Taktfrequenz des Sensors kann vorzugsweise zwischen 1000 Hz und 4000 Hz, beispielsweise 2.000 Hz, betragen. Auf diese Weise kann eine ausreichende Auflösung bei der Visualisierung der Längskanten über eine bestimmte Länge des Metallbandes erreicht werden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Visualisierung der Bandkontur im Bereich der Längsseiten des Metallbandes in einem Abstand von jeweils 3 bis 5 mm in Transportrichtung erfolgt. Das bedeutet, dass in Transportrichtung alle 3 mm bis 5 mm von den Sensoren die Bandkontur quer zur Längsrichtung des Metallbandeserfasst und visualisiert wird. Die Sensoren müssen hierfür eine ausreichend hohe Auflösung aufweisen. Die Messwerte werden von einer Software der Auswerteeinrichtung synchronisiert. Die einzelnen Messungen können dabei einzeln als zweidimensionale Bandkontur dargestellt werden. Alternativ kann durch eine entsprechende Software eine Interpolation zwischen den einzelnen Messungen, also zwischen den einzelnen Konturlinien bei einer linienförmigen Bestrahlung, erfolgen, so dass eine dreidimensionale Visualisierung der Bandkontur über eine vorgegebene Bandlänge oder auch kontinuierlich erfolgt.
Möglich ist eine diskrete oder kontinuierliche Erfassung der Bandkontur quer zur Längsrichtung des Metallbandes zur Visualisierung eines Längskantenverlaufs des Metallbandes, insbesondere zur dreidimensionalen Visualisierung des Längskantenverlaufs.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Steuer- und/oder Regelungseinrichtung zur automatischen Justierung von Bearbeitungswerkzeugen, insbesondere Messern, in einem vorgelagerten Bandkantenbearbeitungsprozess in Abhängigkeit von der erfassten Bandkontur vorgesehen. Der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung kann zu diesem Zweck eine Soll-Kontur bzw. Soll-Geometrie der Bandkontur des Metallbandes vorgegeben sein, die mit dem Ist-Zustand der Bandkontur verglichen werden kann. Wird eine Abweichung von der Soll-Geometrie der Bandkanten in einem unzulässigen Maß festgestellt, kann die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung die Bearbeitungswerkzeuge in dem vorgelagerten Bandkantenbearbeitungsprozess automatisch justieren bzw. verstellen, um die Bearbeitung entsprechend dem gewünschten Soll-Zustand zu verändern. Vorzugsweise werden die Bearbeitungswerkzeuge dabei in horizontaler und/oder vertikaler Richtung verstellt. Auf diese Weise kann eine Steuerung und/oder Regelung des Bandkantenbearbeitungsprozesses in Echtzeit während des laufenden Betriebs erfolgen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine automatische (Nach-)Justierung von Bearbeitungswerkzeugen, insbesondere von Messern, in einer vorgelagerten Bandkantenbearbeitungsstation in Abhängigkeit von den erfassten Konturgeometrien der Bandkante erfolgt, insbesondere vor einer Aufwicklung des Metallbandes zu einem Coil.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können bedarfsweise miteinander kombiniert werden, auch wenn dies nicht im Einzelnen ausdrücklich erwähnt ist. Der Offenbarungsgehalt der Erfindung ist nicht auf die durch die gewählte Absatzformatierung vorgegebenen Kombinationen von Erfindungsmerkmalen beschränkt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt. Merkmale der beschriebenen und gezeigten Ausführungsform können bedarfsweise miteinander kombiniert werden, auch wenn dies nicht im Einzelnen ausdrücklich beschrieben ist. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Visualisierung einer in einem Bandkantenbearbeitungsprozess erzeugten Bandkontur im Bereich einer Längskante eines Metallbandes,
2 eine Darstellung der Anordnung der Sensoren zum Metallband der in 1 gezeigten Vorrichtung,
3 eine weitere Darstellung der in 2 gezeigten Anordnung der Sensoren, wobei der Triangulationswinkel zwischen der emittierten Strahlung und der Kameraeinrichtung der Sensoren gezeigt ist und
4 eine schematische Darstellung einer Anordnung der in 1 gezeigten Vorrichtung bei einer Metallbandherstellung.

In 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Visualisierung wenigstens eines Abschnitts einer in einem Bandkantenbearbeitungsprozess erzeugten Bandkontur im Bereich einer Längskante eines Metallbandes 2 an dessen Längsseite 8 (2) gezeigt. Die Vorrichtung 1 weist vier Sensoren 3 auf, die jeweils einen Bereich der Bandkontur eines Metallbandes 2 erfassen.
Die Anordnung der Sensoren 3 relativ zum Metallband 2 ist in den 2 und 3 gezeigt. Jeder Sensor 3 weist eine Strahlenquelle 4 (3) als laseremittierende Quelle auf, die eine linienförmige Strahlung 5 auf das Metallband 2 emittiert. Die Sensoren 3 weisen darüber hinaus eine Kameraeinrichtung 6 zur Erfassung der von dem Metallband 2 reflektierten Strahlung 7 auf. Die Bestrahlung des Metallbandes 2 erfolgt, wie in 2 dargestellt, linienförmig. Die Kameraeinrichtung 6 ist dabei unter einem Triangulationswinkel α zur Strahlenquelle 4, genauer zur Emissionsrichtung der Strahlung 5, angeordnet. Mit Hilfe des Triangulationswinkels α kann die Lage eines Punktes der Bandkantenkontur des Metallbandes 2 auf der bestrahlten Linie relativ zum Sensor 3 auf einfache Weise durch Winkelmessungen bestimmt werden. Mithilfe einer nicht dargestellten Auswerteeinrichtung kann durch Interpolation zwischen den einzelnen Punkten aus der erhaltenen Punktewolke ein linearisiertes Höhenprofil der erfassten Bandkante erstellt werden.
Zwei Sensoren 3 sind dabei auf jeweils eine Längsseite 8 des Metallbandes 2 ausgerichtet. „Ausgerichtet“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Sensoren wenigstens einen Abschnitt der Bandkontur an der Längsseite 8 des Metallbandes erfassen, wie dies in den 2 und 3 dargestellt ist. Dabei ist auf beiden Längsseiten 8, also gemäß 2 links und rechts vom Metallband 2, jeweils ein Sensor 3 oberhalb der Transportebene 9 des Metallbandes 2 und jeweils ein Sensor 3 unterhalb der Transportebene 9 des Metallbandes 2 angeordnet.
Wie aus 3 ersichtlich ist, sind die Sensoren 3 seitlich vom Metallband 2 beabstandet von den Längsseiten 8 des Metallbandes 2 angeordnet. Auf diese Weise kann eine optimale Ausrichtung der Sensoren 3 auf die Längsseite 8 des Metallbandes 2 erzielt werden.
Die Sensoren 3 sind dabei, insbesondere bezogen auf die jeweils emittierte Laserlinie, in einem Winkel β zur Normalen 10 einer (oberen oder unteren) Flachseite 11 des Metallbandes 2 um eine in Transportrichtung des Materialbandes verlaufende Achse 12 verkippt angeordnet. Auf diese Weise kann die Bandkontur der Längskanten 8 optimal seitlich und quer zur Längsrichtung des Metallbandes 2 erfasst werden.
Die Sensoren 3 erfassen dabei insbesondere den Übergang von einer Flachseite 11 zu einer angrenzenden Längsseite 8 des Metallbandes 2.
Die von den einzelnen Sensoren 3 erfassten Abschnitte der Bandkontur können von einer Auswertungseinrichtung zu einer vollständigen (umlaufenden) Bandkontur der Längsseite 8 zusammengesetzt werden. Auf einer nicht dargestellten Anzeigeeinrichtung kann die Bandkontur des Metallbandes 2 in Originalgröße und/oder vergrößert und/oder verkleinert angezeigt werden. Alternativ können die von den Sensoren 3 erfassten Abschnitte auch einzeln von der Anzeigeeinrichtung visualisiert werden.
Die einzelnen Sensoren 3 sind jeweils um eine Drehachse 13 drehbar angeordnet. Auf diese Weise können die Sensoren 3 und damit die Strahlungsquelle 4 und die Kameraeinrichtung 6 relativ zur Normalen 10 der Flachseite 11 verkippt werden. Der Winkel β kann in einem Bereich von größer 0° und maximal 90° relativ zur Normalen 10 der Flachseite 11 einstellbar sein. Des versteht sich, dass zu diesem Zweck zusätzlich zur Verschwenkbarkeit der Sensoren 3 eine Verstellmöglichkeit der Sensoren 3 parallel zur Transportebene 9 verwirklicht sein kann. Auf diese Weise können die Sensoren 3 bzw. die Strahlenquellen 4 optimal auf die Längsseiten 8 des Metallbandes 2 ausgerichtet werden.
Wie 1 zeigt, sind jeweils zwei Sensoren 3, die auf die gleiche Flachseite 8 des Metallbandes 2 ausgerichtet sind, auf einer gemeinsamen Verstelleinrichtung 14 angeordnet. Die Verstelleinrichtung 14 kann eine jochartige Anordnung der Sensoren 3 vorsehen, so dass die Sensoren 3 oberhalb und unterhalb des Metallbandes 2 angeordnet und gemeinsam verstellbar sind.
Jeweils zwei Sensoren 3 sind über einen vertikale Befestigungsarm 15 einer Verstelleinrichtung 14 auf einem plattenförmigen Grundkörper 16 befestigt. Die Sensoren 3 sind so befestigt, dass sie unterschiedlichen Flachseiten 11 des Metallbandes 2 zugewandt sind, d.h. oberhalb und unterhalb von der Transportebene 9 angeordnet sind und dabei zusammen mit der Verstelleinrichtung 14 bewegt werden können.
Der Grundkörper 16 der Verstelleinrichtung 14 ist auf Schienen 17 gelagert, die senkrecht zur Transportrichtung 18 des Metallbandes 2 ausgerichtet sind. Die Sensoren 3 können mit Hilfe der Verstelleinrichtung 14 quer zur Transportrichtung 18 des Metallbandes 2 verfahren und verstellt werden. Auf diese Weise kann die Vorrichtung 1 zur Visualisierung der bearbeiteten Konturgeometrien unterschiedliche breiter Metallbänder 2 verwendet werden. Insbesondere können die Sensoren 3 an Metallbänder 2 mit unterschiedlichen Breiten angepasst werden, indem die Sensoren 3 im optimalen Abstand zur Längskante 8 ausgerichtet werden können.
Die vorzugsweise simultane Verstellung der Sensoren 3 quer zur Transportrichtung 18 sowie die vorzugsweise simultane Verdrehung der Sensoren 3 um die Drehachsen 13 kann beispielsweise manuell über ein Verstellrad 19, das mit einer Spindel verbunden ist, und/oder automatisch erfolgen. Denkbar ist, die Verstelleinrichtung 14 mittels eines Linearantriebes zu verstellen. Auch kann eine Winkelverstellung der Sensoren 3 einer oder beider Verstelleinrichtungen 14 um die Drechachsen 13 gemeinsam gekoppelt oder unabhängig voneinander erfolgen.
Wie in 4 schematisch dargestellt, ist die Vorrichtung 1 zur Visualisierung wenigstens eines Abschnitts einer in einem Bandkantenbearbeitungsprozess erzeugten Bandkontur einer Bandkantenbearbeitungsstation 20 in Transportrichtung 18 des Metallbandes 2 nachgeordnet. Die Bandkantenbearbeitungsstation 20 kann beispielsweise in 4 nicht dargestellte Bearbeitungswerkzeuge, insbesondere Messer, zur Bearbeitung der Bandkanten aufweisen. Die Bandkantenbearbeitung kann dabei in eine Vor-, Zwischen- und Endbearbeitung eingeteilt werden, wobei die Feinheit der Bearbeitung von der Vor- bis zur Endbearbeitung zunimmt.
Die Vorrichtung 1 zur Visualisierung der Bandkanten weist vorzugsweise eine nicht im Einzelnen dargestellte Anzeigeeinrichtung zur graphischen Darstellung der ermittelten Bandkontur auf. Darüber hinaus weist die Vorrichtung 1 vorzugsweise eine nicht im Einzelnen dargestellte Steuer- und/oder Regelungseinrichtung zur automatischen Justierung von Bearbeitungswerkzeugen, wie Wendeschneidplatten, in der vorgelagerten Bandkantenbearbeitungsstation 20 in Abhängigkeit von der erfassten Bandkantenkontur auf. Hierfür kann der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung eine Soll-Geometrie der Bandkontur vorgegeben sein, die mit einem Ist-Zustand der Bandkontur verglichen wird. Bei einer unzulässigen Abweichung kann dann vorzugsweise automatisch eine Nachjustierung der Bearbeitungswerkzeuge in der Bandkantenbearbeitungsstation 20 erfolgen, um einen zulässigen Ist-Zustand der Bandkontur im Bereich der Längskanten wiederherzustellen. Auf diese Weise kann eine Steuerung und Regelung des Bandkantenbearbeitungsprozesses in Echtzeit erfolgen.
Im Anschluss an die Vorrichtung 1 zur Visualisierung der Bandkontur kann das Metallband 2 in einer Wickelstation 21 zu einem Coil aufgewickelt werden, um anschließend transportiert und/oder einer weiteren Bearbeitung zugeführt zu werden.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Metallband
3: Sensor
4: Strahlenquelle
5: Bestrahlung
6: Kameraeinrichtung
7: Strahlung
8: Längsseite
9: Transportebene
10: Normale
11: Flachseite
12: Achse
13: Drehachse
14: Verstelleinrichtung
15: Befestigungsarm
16: Grundkörper
17: Schiene
18: Transportrichtung
19: Verstellrad
20: Bandkantenbearbeitungsstation
21: Wickelstation

Claims

Vorrichtung (1) zur Visualisierung wenigstens eines Abschnitts einer in einem Bandkantenbearbeitungsprozess, insbesondere einem Schneidprozess, erzeugten Bandkontur im Bereich einer Längskante eines Metallbandes (2), vorzugsweise zur Visualisierung eines Übergangsbereichs von einer Flachseite (11) zur Längsseite (8) des Metallbandes (2), mit wenigstens einem optischen Sensor (3), wobei der Sensor (3) angeordnet und ausgebildet ist zur zumindest abschnittsweisen Erfassung einer zumindest im Wesentlichen quer zur Längsrichtung des Metallbandes (2) verlaufenden Bandkontur im Längskantenbereich des Metallbandes (2).
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) schräg zu einer Flachseite (11) des Metallbandes (2) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) eine Strahlenquelle (4), insbesondere eine Laserquelle, zur vorzugsweise linienförmigen Bestrahlung des Metallbandes (2) quer zur Längsrichtung des Metallbandes (2) und eine Kameraeinrichtung (6) zur Erfassung der von dem Metallband (2) reflektierten Strahlung (7) aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenquelle (4) in einem Winkel zur Normalen (10) der Flachseite (11) des Metallbandes (2) und um eine in Transportrichtung (18) des Metallbandes (2) verlaufenden Achse (12) verkippt angeordnet ist, wobei, vorzugsweise die Strahlenquelle (4) in einem Winkel zwischen 0° und 90°, weiter vorzugsweise zwischen 30° bis 60°, besonders bevorzugt von ca. 45°, zur Normalen (10) der Flachseite (11) des Materialbandes (2) verkippt angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenquelle (4) und, vorzugsweise, die Kameraeinrichtung (6), seitlich zur Längskante des Materialbandes (2) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei an unterschiedlichen Längsseiten (8) des Metallbandes (2) angeordnete Sensoren (3) vorgesehen sind, wobei Strahlenquellen (4) der Sensoren (3) auf unterschiedliche Längsseiten (8) des Metallbandes (2) ausgerichtet sind jeweils zur Erfassung der Bandkontur quer zur Längsrichtung des Metallbandes (2).
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei unterschiedlichen Flachseiten (11) des Metallbandes (2) zugewandte Sensoren (3) vorgesehen sind, wobei Strahlenquellen (4) der Sensoren (3) auf gleiche Längsseiten (8) des Metallbandes (2) ausgerichtet sind zur Erfassung der Bandkontur quer zur Längsrichtung des Metallbandes (2) von unterhalb und von oberhalb des Metallbandes (2).
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedlichen Flachseiten (11) des Metallbandes (2) zugeordnete Sensoren (3) auf und/oder an einer gemeinsamen Verstelleinrichtung (14) angeordnet sind zur synchronen Verstellung der Sensoren (3) relativ zu einer Längskante des Metallbandes (2).
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei verstellbare Verstelleinrichtungen (14) vorgesehen sind, wobei auf und/oder an jeder Verstelleinrichtung (14) jeweils zwei auf einer gleichen Längsseite (8) des Metallbandes (2) und auf unterschiedlichen Flachseiten (11) des Metallbandes (2) angeordnete Sensoren (3) angeordnet sind und wobei die beiden Verstelleinrichtungen (14) relativ zueinander verstellbar sind, insbesondere quer zur Transportrichtung (18) des Metallbandes (2).
Verfahren zur Visualisierung wenigstens eines Abschnitts einer in einem Schneidprozess erzeugten Bandkontur im Bereich einer Längskante eines Metallbandes (2), vorzugsweise zur Visualisierung eines Übergangsbereichs von einer Flachseite (11) zur Längsseite (8) des Metallbandes (2), insbesondere mit einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei automatisch eine zumindest im Wesentlichen quer zur Längsrichtung des Metallbandes (2) verlaufende Bandkontur im Längskantenbereich des Metallbandes (2) erfasst und visualisiert wird.